Az űrkutatással foglalkozó népszerű tudományos filmek készítése iránti érdeklődés viszonylag nemrégiben megnövekedett érdeklődése miatt a modern nézők sokat hallottak olyan jelenségekről, mint a szingularitás vagy a fekete lyuk. A filmek azonban nyilvánvalóan nem fedik fel e jelenségek teljes természetét, sőt néha el is torzítják a megkonstruált tudományos elméletek a nagyobb hatékonyság érdekében. Emiatt sokak képviselete modern emberek ezekről a jelenségekről vagy teljesen felületes, vagy teljesen téves. A felmerült probléma egyik megoldása ez a cikk, amelyben megpróbáljuk megérteni a meglévő kutatási eredményeket, és megválaszolni a kérdést - mi a fekete lyuk?

1784-ben John Michell angol pap és természettudós a Királyi Társaságnak írt levelében említett először egy bizonyos feltételezett masszív testet, amelynek olyan erős gravitációs vonzása van, hogy a második szökési sebessége meghaladja a fénysebességet. A második menekülési sebesség az a sebesség, amelyre egy viszonylag kis objektumnak szüksége lesz ahhoz, hogy legyőzze egy égitest gravitációs vonzerejét, és túllépjen a test körüli zárt pályán. Számításai szerint a Nap sűrűségű, 500 napsugár sugarú test felületén a fénysebességgel megegyező második kozmikus sebesség lesz. Ebben az esetben még a fény sem hagyja el az ilyen test felületét, és ezért adott test csak elnyeli a beérkező fényt, és láthatatlan marad a megfigyelő számára - egyfajta fekete folt a sötét tér hátterében.

Michell szupermasszív test koncepciója azonban egészen Einstein munkásságáig nem keltett nagy érdeklődést. Emlékezzünk vissza, hogy ez utóbbi a fénysebességet az információátvitel maximális sebességeként határozta meg. Ezenkívül Einstein a gravitáció elméletét kiterjesztette a fénysebességhez közeli sebességre (). Ennek eredményeként többé nem volt releváns a newtoni elmélet alkalmazása a fekete lyukakra.

Einstein egyenlete

A fekete lyukak általános relativitáselméletének alkalmazása és az Einstein-egyenletek megoldása eredményeként azonosították a fekete lyuk fő paramétereit, amelyekből csak három van: tömeg, elektromos töltés és impulzusimpulzus. Érdemes megjegyezni Subramanian Chandrasekhar indiai asztrofizikus jelentős hozzájárulását, aki megalkotta az alapvető monográfiát: „A fekete lyukak matematikai elmélete”.

Így az Einstein-egyenletek megoldása négy lehetséges fekete lyuktípus négy változatában jelenik meg:

• BH forgatás és töltés nélkül - Schwarzschild megoldás. A fekete lyukak egyik első leírása (1916), amely Einstein egyenleteit használja, de a test három paramétere közül kettőt nem vett figyelembe. Karl Schwarzschild német fizikus megoldása lehetővé teszi egy gömb alakú test külső gravitációs mezejének kiszámítását. A német tudós fekete lyukak koncepciójának sajátossága az eseményhorizont jelenléte és a mögötte való elrejtés. Schwarzschild volt az első, aki kiszámította a gravitációs sugarat, amely a nevét kapta, amely meghatározza annak a gömbnek a sugarát, amelyen egy adott tömegű test esetében az eseményhorizont helyezkedne el.
• Fekete lyuk forgatás nélkül töltéssel - Reisner-Nordström megoldás. 1916-1918-ban előterjesztett megoldás, figyelembe véve a fekete lyuk lehetséges elektromos töltését. Ez a töltés nem lehet tetszőlegesen nagy, és az ebből eredő elektromos taszítás miatt korlátozott. Ez utóbbit gravitációs vonzással kell kompenzálni.
• BH forgatással és töltés nélkül – Kerr-féle megoldás (1963). A forgó Kerr fekete lyuk az úgynevezett ergoszféra jelenlétében különbözik a statikustól (erről és a fekete lyuk egyéb összetevőiről bővebben olvashat).
• BH forgatással és töltéssel - Kerr-Newman megoldás. Ezt a megoldást 1965-ben számították ki, és jelenleg a legteljesebb, mivel a fekete lyuk mindhárom paraméterét figyelembe veszi. Mindazonáltal továbbra is azt feltételezik, hogy a természetben a fekete lyukak töltése jelentéktelen.

Fekete lyuk kialakulása

Számos elmélet létezik a fekete lyuk kialakulásáról és megjelenéséről, ezek közül a leghíresebb az, hogy egy kellő tömegű csillag gravitációs összeomlása következtében keletkezik. Az ilyen tömörítés véget vethet a háromnál nagyobb naptömegű csillagok fejlődésének. Az ilyen csillagok belsejében a termonukleáris reakciók befejeződése után gyorsan szupersűrűsödni kezdenek. Ha egy neutroncsillag gáznyomása nem tudja kompenzálni a gravitációs erőket, vagyis a csillag tömege legyőzi az ún. Oppenheimer-Volkoff határértéket, majd az összeomlás folytatódik, aminek eredményeként az anyag fekete lyukba sűríti össze.

A második forgatókönyv, amely a fekete lyuk születését írja le, a protogalaktikus gáz, vagyis a csillagközi gáz összenyomódása a galaxissá vagy valamilyen halmazzá való átalakulás szakaszában. Elégtelen belső nyomás esetén ugyanezt kompenzálni gravitációs erők fekete lyuk jelenhet meg.

Két másik forgatókönyv továbbra is hipotetikus:

• A fekete lyuk keletkezése következtében az ún ősfekete lyukak.
• Előfordulás nagy energiákon végbemenő magreakciók eredményeként. Ilyen reakciókra példa az ütközőgépeken végzett kísérletek.

A fekete lyukak felépítése és fizikája

A Schwarzschild szerint a fekete lyuk szerkezete mindössze két korábban említett elemet tartalmaz: a szingularitást és a fekete lyuk eseményhorizontját. Röviden szólva a szingularitásról, megjegyezhető, hogy nem lehet rajta egyenes vonalat húzni, és az is, hogy a legtöbb létező fizikai elmélet nem működik benne. Így a szingularitás fizikája ma is rejtély marad a tudósok számára. a fekete lyuk egy bizonyos határ, amelyet átlépve a fizikai objektum elveszíti a lehetőséget, hogy visszatérjen határain túlra, és határozottan „beleesik” a fekete lyuk szingularitásába.

A fekete lyuk szerkezete némileg bonyolultabbá válik a Kerr-megoldás esetén, mégpedig a fekete lyuk forgásának jelenlétében. Kerr megoldása feltételezi, hogy a lyuknak van ergoszférája. Az ergoszféra egy bizonyos, az eseményhorizonton kívül elhelyezkedő terület, amelyen belül minden test a fekete lyuk forgási irányában mozog. Ez a terület még nem izgalmas, és az eseményhorizonttal ellentétben el lehet hagyni. Az ergoszféra valószínűleg egy akkréciós korong valamiféle analógja, amely forgó anyagot jelent a hatalmas testek körül. Ha egy statikus Schwarzschild fekete lyukat fekete gömbként ábrázolunk, akkor a Kerry fekete lyuk az ergoszféra jelenléte miatt lapos ellipszoid alakú, aminek formájában gyakran láttunk fekete lyukakat rajzokon, a régiekben. filmek vagy videojátékok.

• Mennyit nyom egy fekete lyuk? - A legnagyobb elméleti anyag A fekete lyuk keletkezéséről szóló forgatókönyv rendelkezésre áll a csillag összeomlása miatti megjelenésének forgatókönyvéhez. Ebben az esetben a neutroncsillag maximális tömegét és a fekete lyuk minimális tömegét az Oppenheimer-Volkov-határ határozza meg, amely szerint a fekete lyuk tömegének alsó határa 2,5 - 3 naptömeg. A felfedezett legnehezebb fekete lyuk (az NGC 4889 galaxisban) 21 milliárd naptömegű. Nem szabad azonban megfeledkezni azokról a fekete lyukakról sem, amelyek feltételezhetően nagy energiájú nukleáris reakciók eredményeként keletkeznek, például ütköztetőknél. Az ilyen kvantumfekete lyukak, más szóval „Planck fekete lyukak” tömege nagyságrendileg, nevezetesen 2·10–5 g.
• Fekete lyuk mérete. A fekete lyuk minimális sugara a minimális tömegből (2,5-3 naptömeg) számítható ki. Ha a Nap gravitációs sugara, vagyis az a terület, ahol az eseményhorizont lenne, körülbelül 2,95 km, akkor egy 3 naptömegű fekete lyuk minimális sugara körülbelül kilenc kilométer lesz. Az ilyen viszonylag kis méreteket nehéz megérteni, ha hatalmas tárgyakról beszélünk, amelyek mindent magukhoz vonzanak maguk körül. A kvantumfekete lyukak sugara azonban 10–35 m.
• A fekete lyuk átlagos sűrűsége két paramétertől függ: a tömegtől és a sugártól. Egy körülbelül három naptömegű fekete lyuk sűrűsége körülbelül 6 10 26 kg/m³, míg a víz sűrűsége 1000 kg/m³. Ilyen kis fekete lyukakat azonban a tudósok nem találtak. A legtöbb észlelt fekete lyuk tömege nagyobb, mint 105 naptömeg. Van egy érdekes minta, amely szerint minél masszívabb a fekete lyuk, annál kisebb a sűrűsége. Ebben az esetben a tömeg 11 nagyságrendű változása a sűrűség 22 nagyságrenddel történő változását vonja maga után. Így egy 1,10 9 naptömegű fekete lyuk sűrűsége 18,5 kg/m³, ami eggyel kisebb, mint az arany sűrűsége. A 10 10 naptömegnél nagyobb tömegű fekete lyukak átlagos sűrűsége pedig kisebb lehet, mint a levegőé. Ezen számítások alapján logikus azt feltételezni, hogy a fekete lyuk kialakulása nem az anyag összenyomódása, hanem a felhalmozódás eredménye. nagy mennyiség bizonyos mértékig számít. A kvantumfekete lyukak esetében a sűrűségük körülbelül 10 94 kg/m³ lehet.
• A fekete lyuk hőmérséklete fordítottan függ a tömegétől is. Ez a hőmérséklet közvetlenül összefügg. Ennek a sugárzásnak a spektruma egybeesik egy teljesen fekete test spektrumával, vagyis egy olyan testtel, amely elnyeli az összes beeső sugárzást. Egy abszolút fekete test sugárzási spektruma csak a hőmérsékletétől függ, ekkor a fekete lyuk hőmérséklete a Hawking sugárzási spektrumból határozható meg. Mint fentebb említettük, ez a sugárzás annál erősebb, minél kisebb a fekete lyuk. Ugyanakkor a Hawking-sugárzás hipotetikus marad, mivel a csillagászok még nem figyelték meg. Ebből az következik, hogy ha létezik Hawking-sugárzás, akkor a megfigyelt fekete lyukak hőmérséklete olyan alacsony, hogy nem teszi lehetővé ennek a sugárzásnak a kimutatását. Számítások szerint még a Nap tömegének nagyságrendjében lévő lyuk hőmérséklete is elhanyagolhatóan kicsi (1·10 -7 K vagy -272°C). A kvantumfekete lyukak hőmérséklete elérheti a 10 12 K körüli értéket, és gyors párolgásukkal (kb. 1,5 perc) az ilyen fekete lyukak tízmilliós nagyságrendű energiát bocsátanak ki. atombombák. De szerencsére az ilyen hipotetikus objektumok létrehozásához 10-14-szer nagyobb energiára lenne szükség, mint amit ma a Nagy Hadronütköztetőben elérnek. Ráadásul ilyen jelenségeket még soha nem figyeltek meg a csillagászok.

Miből áll a fekete lyuk?

Egy másik kérdés aggasztja mind a tudósokat, mind az asztrofizika iránt érdeklődőket – miből áll a fekete lyuk? Erre a kérdésre nincs egyértelmű válasz, mivel nem lehet a fekete lyukat körülvevő eseményhorizont mögé nézni. Ezen túlmenően, amint azt korábban említettük, a fekete lyuk elméleti modelljei mindössze 3 összetevőt tartalmaznak: az ergoszférát, az eseményhorizontot és a szingularitást. Logikus azt feltételezni, hogy az ergoszférában csak azok a tárgyak vannak, amelyeket a fekete lyuk vonzott, és amelyek most körülötte keringenek - különféle kozmikus testek és kozmikus gázok. Az eseményhorizont csak egy vékony implicit határ, amelyen túl ugyanazok a kozmikus testek visszavonhatatlanul vonzódnak a fekete lyuk utolsó fő összetevője, a szingularitás felé. A szingularitás természetét ma még nem vizsgálták, összetételéről még korai beszélni.

Egyes feltételezések szerint a fekete lyuk neutronokból állhat. Ha követjük a fekete lyuk létrejöttének forgatókönyvét egy csillag neutroncsillaggá való összenyomódása és az azt követő kompresszió eredményeként, akkor valószínűleg a fekete lyuk nagy része neutronokból áll, amelyekből maga a neutroncsillag összeállított. Egyszerű szavakkal: Amikor egy csillag összeomlik, az atomjai úgy összenyomódnak, hogy az elektronok protonokkal egyesülnek, ezáltal neutronok keletkeznek. Valójában hasonló reakció megy végbe a természetben, és egy neutron képződésével neutrínó sugárzás lép fel. Ezek azonban csak feltételezések.

Mi történik, ha beleesel egy fekete lyukba?

Ha egy asztrofizikai fekete lyukba esik, a test megnyúlik. Tekintsünk egy feltételezett öngyilkos űrhajóst, aki csak szkafandert visel, lábbal előre egy fekete lyukba. Az eseményhorizontot átlépve az űrhajós semmilyen változást nem észlel, annak ellenére, hogy már nincs lehetősége visszajutni. Egy ponton az űrhajós elér egy pontot (kissé az eseményhorizont mögött), ahol teste deformálódni kezd. Mivel a fekete lyuk gravitációs tere nem egyenletes, és a középpont felé növekvő erőgradiens képviseli, az űrhajós lábai észrevehetően nagyobb gravitációs hatásnak lesznek kitéve, mint például a feje. Ekkor a gravitáció, vagy inkább árapály-erők hatására a lábak gyorsabban „esnek”. Így a test fokozatosan megnyúlni kezd. Ennek a jelenségnek a leírására az asztrofizikusok egy meglehetősen kreatív kifejezést találtak ki - a spagettiképzést. A test további nyújtása valószínűleg atomokra bontja, amelyek előbb-utóbb szingularitást érnek el. Csak találgatni lehet, hogyan fogja érezni magát az ember ebben a helyzetben. Érdemes megjegyezni, hogy a test nyújtásának hatása fordítottan arányos a fekete lyuk tömegével. Vagyis ha egy három Nap tömegű fekete lyuk azonnal kinyújtja/elszakítja a testet, akkor a szupermasszív fekete lyuk árapály-ereje kisebb lesz, és vannak olyan javaslatok, amelyek szerint egyes fizikai anyagok képesek „elviselni” az ilyen deformációkat anélkül, hogy elveszítenék szerkezetüket.

Mint tudják, az idő lassabban telik a hatalmas objektumok közelében, ami azt jelenti, hogy az öngyilkos merénylő űrhajósainak ideje sokkal lassabban telik, mint a földlakóké. Ebben az esetben talán nem csak a barátait fogja túlélni, hanem magát a Földet is. Annak meghatározásához, hogy mennyi idő lassul le egy űrhajós számára, számításokra lesz szükség, de a fentiekből feltételezhető, hogy az űrhajós nagyon lassan esik a fekete lyukba, és talán egyszerűen nem fogja megélni azt a pillanatot, amikor a test deformálódni kezd.

Figyelemre méltó, hogy a kívülről érkező szemlélő számára minden test, amely felrepül az eseményhorizontba, ennek a horizontnak a szélén marad mindaddig, amíg a képe el nem tűnik. Ennek a jelenségnek az oka a gravitációs vöröseltolódás. Némileg leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy az eseményhorizontba „fagyott” öngyilkos űrhajós testére eső fény a lelassult ideje miatt frekvenciáját megváltoztatja. Mert fogy az idő lassabb, a fény frekvenciája csökken, a hullámhossz pedig nő. Ennek a jelenségnek a következtében a kimeneten, azaz külső szemlélő számára a fény fokozatosan alacsony frekvenciájú - piros - felé tolódik. A spektrum mentén fényeltolódás fog bekövetkezni, ahogy az öngyilkos űrhajós, bár szinte észrevehetetlenül, egyre távolabb kerül a megfigyelőtől, és egyre lassabban telik az ideje. Így a teste által visszavert fény hamarosan túllép a látható spektrumon (a kép eltűnik), és a jövőben az űrhajós testét csak a régióban lehet megfogni. infravörös sugárzás, később - rádiófrekvenciában, és ennek következtében a sugárzás teljesen megfoghatatlan lesz.

A fentiek ellenére feltételezik, hogy a nagyon nagy, szupermasszív fekete lyukakban az árapály-erők nem változnak annyira a távolsággal, és szinte egyenletesen hatnak a zuhanó testre. Ebben az esetben az esés űrhajó megtartaná szerkezetét. Felmerül egy ésszerű kérdés – hová vezet a fekete lyuk? Erre a kérdésre megválaszolható néhány tudós munkája, amely két olyan jelenséget kapcsol össze, mint a féreglyukak és a fekete lyukak.

1935-ben Albert Einstein és Nathan Rosen hipotézist terjesztett elő az úgynevezett féreglyukak létezéséről, amelyek a téridő két pontját kapcsolják össze az utóbbi jelentős görbületű helyein keresztül - egy Einstein-Rosen híd vagy féreglyuk. Egy ilyen erőteljes térgörbülethez óriási tömegű testekre lenne szükség, amelyek szerepét a fekete lyukak tökéletesen betöltenék.

Az Einstein-Rosen hidat átjárhatatlan féreglyuknak tartják, mert kis méretű és instabil.

Egy átjárható féreglyuk a fekete-fehér lyukak elméletének keretein belül lehetséges. Ahol a fehér lyuk a fekete lyukban rekedt információ kimenete. A fehér lyukat az általános relativitáselmélet keretein belül írják le, de ma hipotetikus marad, és nem fedezték fel. Kip Thorne amerikai tudósok és végzős hallgatója, Mike Morris egy másik modellt javasoltak a féreglyukról, amely alkalmas lehet. Az utazás lehetőségéhez azonban mind a Morris-Thorn féreglyuk, mind a fekete-fehér lyukak esetében szükség van az úgynevezett egzotikus anyag meglétére, amely negatív energiájú, és szintén hipotetikus marad.

Fekete lyukak az Univerzumban

A fekete lyukak létezését viszonylag nemrégiben (2015 szeptemberében) erősítették meg, de ezt megelőzően már rengeteg elméleti anyag állt rendelkezésre a fekete lyukak természetéről, valamint számos tárgyjelölt a fekete lyuk szerepére. Először is figyelembe kell venni a fekete lyuk méretét, mivel a jelenség természete tőlük függ:

• Csillagtömegű fekete lyuk. Az ilyen objektumok egy csillag összeomlása következtében jönnek létre. Mint korábban említettük, egy ilyen fekete lyukat létrehozni képes test minimális tömege 2,5-3 naptömeg.
• Közepes tömegű fekete lyukak. A fekete lyukak feltételes köztes típusa, amely a közeli objektumok, például gázhalmaz, szomszédos csillag (két csillagból álló rendszerben) és más kozmikus testek elnyelése miatt nőtt.
• Szupernehéz fekete lyuk. Kompakt objektumok 10 5 -10 10 naptömeggel. Az ilyen fekete lyukak jellegzetes tulajdonságai paradox módon alacsony sűrűségük, valamint a korábban említett gyenge árapály-erők. Pontosan ez a szupermasszív fekete lyuk Tejútrendszerünk (Sagittarius A*, Sgr A*), valamint a legtöbb más galaxis középpontjában.

A ChD jelöltjei

A legközelebbi fekete lyuk, vagy inkább a fekete lyuk szerepére jelölt objektum (V616 Monoceros), amely a Naptól 3000 fényévnyi távolságra található (galaxisunkban). Két összetevőből áll: egy csillagból, amelynek tömege fele a Nap tömegének, valamint egy láthatatlan kis testből, amelynek tömege 3-5 naptömeg. Ha ez az objektum egy kis csillagtömegű fekete lyuknak bizonyul, akkor jogosan lesz a legközelebbi fekete lyuk.

Ezt az objektumot követően a második legközelebbi fekete lyuk a Cygnus X-1 (Cyg X-1) objektum, amely az első jelölt volt a fekete lyuk szerepére. A távolság hozzávetőlegesen 6070 fényév. Elég jól tanulmányozott: tömege 14,8 naptömeg, eseményhorizont sugara pedig körülbelül 26 km.

Egyes források szerint a fekete lyuk szerepének másik legközelebbi jelöltje a V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) csillagrendszerben található test lehet, amely az 1999-es becslések szerint 1600 fényév távolságban helyezkedett el. A későbbi vizsgálatok azonban ezt a távolságot legalább 15-szörösére növelték.

Hány fekete lyuk van a galaxisunkban?

Erre a kérdésre nincs pontos válasz, mivel megfigyelésük meglehetősen nehéz, és az égbolt tanulmányozásának teljes ideje alatt a tudósoknak körülbelül egy tucat fekete lyukat sikerült felfedezniük a Tejútrendszeren belül. Anélkül, hogy belemerülnénk a számításokba, megjegyezzük, hogy galaxisunkban körülbelül 100-400 milliárd csillag van, és körülbelül minden ezredik csillagnak elegendő tömege van ahhoz, hogy fekete lyukat képezzen. Valószínűleg több millió fekete lyuk keletkezhetett a Tejútrendszer fennállása alatt. Mivel a hatalmas méretű fekete lyukakat könnyebb észlelni, logikus az a feltételezés, hogy a galaxisunkban található fekete lyukak többsége valószínűleg nem szupermasszív. Figyelemre méltó, hogy a NASA 2005-ös kutatása a galaxis közepe körül egy egész fekete lyukraj (10-20 ezer) jelenlétére utal. Ezenkívül 2016-ban japán asztrofizikusok egy hatalmas műholdat fedeztek fel az objektum közelében * - egy fekete lyukat, a Tejútrendszer magját. A test kis sugara (0,15 fényév), valamint hatalmas tömege (100 000 naptömeg) miatt a tudósok azt feltételezik, hogy ez az objektum is egy szupermasszív fekete lyuk.

Galaxisunk magja, a Tejútrendszer fekete lyuka (Sagittarius A*, Sgr A* vagy Sagittarius A*) szupermasszív, tömege 4,31 10 6 naptömeg, sugara pedig 0,00071 fényév (6,25 fényóra). . vagy 6,75 milliárd km). A Sagittarius A* hőmérséklete a körülötte lévő klaszterrel együtt körülbelül 1·10 7 K.

A legnagyobb fekete lyuk

A tudósok által felfedezett legnagyobb fekete lyuk az Univerzumban egy szupermasszív fekete lyuk, az FSRQ blazar, amely az S5 0014+81 galaxis közepén található, 1,2 10 10 fényév távolságra a Földtől. A Swift űrobszervatórium segítségével végzett előzetes megfigyelési eredmények szerint a fekete lyuk tömege 40 milliárd (40·10 9) naptömeg volt, egy ilyen lyuk Schwarzschild-sugara pedig 118,35 milliárd kilométer (0,013 fényév). Ráadásul a számítások szerint 12,1 milliárd évvel ezelőtt keletkezett (1,6 milliárd évvel az ősrobbanás után). Ha ez az óriási fekete lyuk nem szívja magába az őt körülvevő anyagot, meg fogja élni a fekete lyukak korszakát - az Univerzum fejlődésének egyik korszakát, amely során a fekete lyukak dominálnak majd benne. Ha az S5 0014+81 galaxis magja tovább növekszik, akkor az egyik utolsó fekete lyuk lesz az Univerzumban.

A másik két ismert fekete lyuknak, bár nincs saját nevük, van legmagasabb érték a fekete lyukak tanulmányozására, mivel kísérletileg igazolták létezésüket, és fontos eredményeket szolgáltattak a gravitáció vizsgálatához is. A GW150914 eseményről beszélünk, amely két fekete lyuk ütköztetése egybe. Ez az esemény lehetővé tette a regisztrációt.

Fekete lyukak észlelése

Mielőtt megvizsgálnánk a fekete lyukak kimutatásának módszereit, meg kell válaszolnunk a kérdést: miért fekete a fekete lyuk? - a válasz nem igényel mély asztrofizikai és kozmológiai ismereteket. A tény az, hogy egy fekete lyuk elnyeli az összes ráeső sugárzást, és egyáltalán nem bocsát ki, ha nem veszi figyelembe a hipotetikust. Ha ezt a jelenséget részletesebben megvizsgáljuk, akkor feltételezhetjük, hogy a fekete lyukak belsejében nem mennek végbe az elektromágneses sugárzás formájában energia felszabadulásához vezető folyamatok. Aztán, ha egy fekete lyuk kibocsát, azt a Hawking-spektrumban teszi (amely egybeesik egy felhevült, teljesen fekete test spektrumával). Azonban, mint korábban említettük, ezt a sugárzást nem észlelték, ami arra utal, hogy a fekete lyukak hőmérséklete teljesen alacsony.

Egy másik általánosan elfogadott elmélet ezt mondja elektromágneses sugárzásés egyáltalán nem képes elhagyni az eseményhorizontot. Valószínűleg a fotonokat (fényrészecskéket) nem vonzzák a tömeges tárgyak, mivel az elmélet szerint maguknak nincs tömegük. A fekete lyuk azonban továbbra is „vonzza” a fény fotonjait a téridő torzítása révén. Ha egy fekete lyukat a térben egyfajta mélyedésként képzelünk el a téridő sima felületén, akkor a fekete lyuk középpontjától van egy bizonyos távolság, amelyhez közeledve a fény már nem tud eltávolodni tőle. Ez azt jelenti, hogy durván szólva a fény elkezd „esni” egy „lyukba”, amelynek még „fenéke” sincs.

Ezen túlmenően, ha figyelembe vesszük a gravitációs vöröseltolódás hatását, lehetséges, hogy a fekete lyukban lévő fény elveszti frekvenciáját, és a spektrum mentén eltolódik az alacsony frekvenciájú hosszúhullámú sugárzás tartományába, amíg teljesen elveszíti az energiáját.

Tehát a fekete lyuk fekete színű, ezért nehezen észlelhető az űrben.

Észlelési módszerek

Nézzük azokat a módszereket, amelyeket a csillagászok használnak a fekete lyukak észlelésére:

A fent említett módszerek mellett a tudósok gyakran társítanak olyan tárgyakat, mint a fekete lyukak és. A kvazárok kozmikus testek és gázok bizonyos halmazai, amelyek az Univerzum legfényesebb csillagászati ​​objektumai közé tartoznak. Mivel viszonylag kis méretben nagy a lumineszcencia intenzitásuk, okkal feltételezhető, hogy ezeknek az objektumoknak a középpontja egy szupermasszív fekete lyuk, amely vonzza a környező anyagot. Egy ilyen erős gravitációs vonzás következtében a vonzott anyag annyira felmelegszik, hogy intenzíven sugárzik. Az ilyen objektumok felfedezését általában egy fekete lyuk felfedezésével hasonlítják össze. Néha a kvazárok felmelegített plazma sugarakat bocsáthatnak ki két irányba - relativisztikus sugarak. Az ilyen fúvókák megjelenésének okai nem teljesen világosak, de valószínűleg a fekete lyuk és az akkréciós korong mágneses mezőinek kölcsönhatása okozza őket, és nem a közvetlen fekete lyuk bocsátja ki őket.

Az M87-es galaxisban lévő sugár a fekete lyuk közepéről lő

Összefoglalva a fentieket, közelről elképzelhetjük: ez egy gömb alakú fekete tárgy, amely körül erősen felhevült anyag forog, fényes akkréciós korongot alkotva.

Fekete lyukak egyesülései és ütközései

Az asztrofizika egyik legérdekesebb jelensége a fekete lyukak ütközése, amely lehetővé teszi az ilyen hatalmas csillagászati ​​testek észlelését is. Az ilyen folyamatok nem csak az asztrofizikusokat érdeklik, mivel a fizikusok által kevéssé vizsgált jelenségeket eredményeznek. A legszembetűnőbb példa a korábban említett GW150914 nevű esemény, amikor két fekete lyuk olyan közel került egymáshoz, hogy kölcsönös gravitációs vonzásuk következtében eggyé olvadtak. Ennek az ütközésnek egy fontos következménye volt a gravitációs hullámok megjelenése.

A definíció szerint a gravitációs hullámok olyan változások a gravitációs térben, amelyek hullámszerűen terjednek a tömeges mozgó tárgyakról. Amikor két ilyen tárgy közel kerül egymáshoz, elkezdenek forogni egy közös súlypont körül. Ahogy közelednek, úgy növekszik a saját tengelyük körüli forgásuk. A gravitációs tér ilyen váltakozó oszcillációi egy adott pillanatban egyetlen erőteljes gravitációs hullámot alkothatnak, amely több millió fényévig terjedhet az űrben. Így 1,3 milliárd fényév távolságban két fekete lyuk ütközött, ami egy erőteljes gravitációs hullámot generált, amely 2015. szeptember 14-én érte el a Földet, és amelyet a LIGO és VIRGO detektorok rögzítettek.

Hogyan halnak meg a fekete lyukak?

Nyilvánvalóan ahhoz, hogy egy fekete lyuk megszűnjön létezni, teljes tömegét el kell veszítenie. Definíciója szerint azonban semmi sem hagyhatja el a fekete lyukat, ha az átlépte az eseményhorizontját. Ismeretes, hogy a részecskék fekete lyukból való kibocsátásának lehetőségét először Vlagyimir Gribov szovjet elméleti fizikus említette meg egy másik szovjet tudóssal, Jakov Zeldovicsszal folytatott beszélgetésében. Ezzel érvelt abból a szempontból kvantummechanika egy fekete lyuk az alagúthatáson keresztül képes részecskéket kibocsátani. Később, a kvantummechanika segítségével Stephen Hawking angol elméleti fizikus felépítette saját, kissé eltérő elméletét. Erről a jelenségről bővebben olvashat. Röviden szólva, a légüres térben úgynevezett virtuális részecskék léteznek, amelyek folyamatosan párban születnek és megsemmisítik egymást anélkül, hogy kapcsolatba lépnének a külvilággal. De ha ilyen párok jelennek meg egy fekete lyuk eseményhorizontján, akkor az erős gravitáció elméletileg képes elválasztani őket egymástól, az egyik részecske a fekete lyukba esik, a másik pedig eltávolodik a fekete lyuktól. És mivel egy lyukból elrepülő részecske megfigyelhető, és ezért pozitív energiája van, akkor a lyukba eső részecske negatív energiájú kell, hogy legyen. Így a fekete lyuk elveszíti energiáját, és hatás lép fel, amit fekete lyuk párolgásnak neveznek.

A fekete lyuk létező modelljei szerint, mint korábban említettük, tömegének csökkenésével a sugárzása intenzívebbé válik. Aztán a fekete lyuk létezésének utolsó szakaszában, amikor kvantumfekete lyuk méretűre zsugorodik össze, hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel sugárzás formájában, amely több ezer vagy akár több millió atomnak felel meg. bombák. Ez az esemény némileg egy fekete lyuk robbanására emlékeztet, mint ugyanaz a bomba. Számítások szerint ősfekete lyukak születhettek az Ősrobbanás következtében, amelyek közül a körülbelül 10 12 kg tömegűek már korunk táján elpárologtak és felrobbantak. Bárhogy is legyen, ilyen robbanásokat a csillagászok soha nem vettek észre.

A Hawking által a fekete lyukak elpusztítására javasolt mechanizmus ellenére a Hawking-sugárzás tulajdonságai paradoxont ​​okoznak a kvantummechanika keretein belül. Ha egy fekete lyuk elnyel egy bizonyos testet, majd elveszíti a test elnyeléséből származó tömeget, akkor a test természetétől függetlenül a fekete lyuk nem fog különbözni attól, ami a test elnyelése előtt volt. Ebben az esetben a testtel kapcsolatos információk örökre elvesznek. Az elméleti számítások szempontjából a kezdeti tiszta állapot átalakulása a keletkező vegyes („termikus”) állapotba nem felel meg a jelenlegi kvantummechanikai elméletnek. Ezt a paradoxont ​​néha az információ eltűnésének is nevezik egy fekete lyukban. Soha nem találtak végleges megoldást erre a paradoxonra. Ismert változatok megoldások a paradoxonra:

• Hawking elméletének érvénytelensége. Ez magában foglalja a fekete lyukak elpusztításának lehetetlenségét és folyamatos növekedését.
• Fehér lyukak jelenléte. Ebben az esetben az elnyelt információ nem tűnik el, hanem egyszerűen kidobódik egy másik Univerzumba.
• A kvantummechanika általánosan elfogadott elméletének következetlensége.

A fekete lyukfizika megoldatlan problémája

A korábban leírtak alapján a fekete lyukak, bár viszonylag régóta tanulmányozták őket, még mindig számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek mechanizmusai még mindig ismeretlenek a tudósok számára.

• 1970-ben egy angol tudós megfogalmazta az ún. "a kozmikus cenzúra elve" - ​​"A természet irtózik a meztelen szingularitástól." Ez azt jelenti, hogy a szingularitások csak rejtett helyeken alakulnak ki, például egy fekete lyuk közepén. Ez az elv azonban még nem bizonyított. Vannak olyan elméleti számítások is, amelyek szerint „meztelen” szingularitás keletkezhet.
• A „nincs haj” tétel, amely szerint a fekete lyukaknak csak három paramétere van, szintén nem bizonyított.
• Nincs kifejlesztve teljes elmélet egy fekete lyuk magnetoszférája.
• A gravitációs szingularitás természetét és fizikáját nem vizsgálták.
• Nem ismert pontosan, mi történik a fekete lyuk létezésének végső szakaszában, és mi marad a kvantumbomlása után.

Érdekes tények a fekete lyukakról

Összegezve a fentieket, a fekete lyukak természetének több érdekes és szokatlan jellemzőjét is kiemelhetjük:

• A BH-knak csak három paraméterük van: tömeg, elektromos töltés és szögimpulzus. Ennek a testnek a jellemzőinek ilyen kis száma miatt az ezt kimondó tételt „szőrtelen tételnek” nevezik. Innen származik a „fekete lyuknak nincs haja” kifejezés is, ami azt jelenti, hogy két fekete lyuk teljesen egyforma, a három említett paraméterük megegyezik.
• A fekete lyuk sűrűsége kisebb lehet, mint a levegő sűrűsége, és a hőmérséklet közel van az abszolút nullához. Ebből feltételezhetjük, hogy a fekete lyuk kialakulása nem az anyag összenyomódása, hanem egy bizonyos térfogatban nagy mennyiségű anyag felhalmozódása következtében jön létre.
• Az idő sokkal lassabban telik a fekete lyuk által elnyelt testeknél, mint egy külső megfigyelőnél. Ezenkívül az elnyelt testek jelentősen megnyúlnak a fekete lyukon belül, amit a tudósok spagettiképzésnek neveztek.
• Körülbelül egymillió fekete lyuk lehet a galaxisunkban.
• Valószínűleg minden galaxis közepén található egy szupermasszív fekete lyuk.
• A jövőben az elméleti modell szerint az Univerzum eléri az úgynevezett fekete lyukak korszakát, amikor is a fekete lyukak lesznek a domináns testek az Univerzumban.

A fekete lyukak Univerzumunk talán legtitokzatosabb és legrejtélyesebb csillagászati ​​tárgyai; felfedezésük óta felkeltik a tudósok figyelmét és izgatják a tudományos-fantasztikus írók fantáziáját. Mik azok a fekete lyukak és mit jelentenek? A fekete lyukak kihalt csillagok, köszönhetően fizikai jellemzők olyan nagy sűrűséggel és olyan erős gravitációval, hogy még a fény sem tud túllépni.

A fekete lyukak felfedezésének története

Először a fekete lyukak elméleti létezését, jóval tényleges felfedezésük előtt, egy bizonyos D. Michel (egy yorkshire-i angol pap, aki szabadidejében a csillagászat iránt érdeklődik) javasolta még 1783-ban. Számításai szerint, ha a miénket vesszük és összenyomjuk (modern szóhasználattal) számítógépes nyelv– archívum) 3 km-es sugarú körig akkora (egyszerűen óriási) gravitációs erő képződik, hogy azt még a fény sem tudja elhagyni. Így jelent meg a „fekete lyuk” fogalma, bár valójában egyáltalán nem fekete, véleményünk szerint inkább a „sötét lyuk” kifejezés lenne helyénvaló, mert éppen a fény hiánya lép fel.

Később, 1918-ban a nagy tudós, Albert Einstein kontextusban írt a fekete lyukak kérdéséről. De csak 1967-ben, John Wheeler amerikai asztrofizikus erőfeszítései révén, a fekete lyukak fogalma végre helyet kapott az akadémiai körökben.

Bárhogy is legyen, D. Michel, Albert Einstein és John Wheeler műveiben csak elméleti létezését feltételezték ezeknek a titokzatosnak égi objektumok a világűrben azonban a fekete lyukak valódi felfedezésére 1971-ben került sor, amikor először látták őket teleszkópon keresztül.

Így néz ki egy fekete lyuk.

Hogyan keletkeznek fekete lyukak az űrben

Amint azt az asztrofizikából tudjuk, minden csillagnak (beleértve a Napunkat is) van korlátozott mennyiségű tüzelőanyag. És bár egy csillag élete több milliárd évig is eltarthat, előbb-utóbb ez a feltételes üzemanyag-ellátás véget ér, és a csillag „kialszik”. A csillag „fakulásának” folyamatát heves reakciók kísérik, amelyek során a csillag jelentős átalakuláson megy keresztül, és méretétől függően fehér törpévé változhat, neutroncsillag vagy egy fekete lyuk. Sőt, a legnagyobb, hihetetlenül lenyűgöző méretű csillagok általában fekete lyukakká alakulnak - e leghihetetlenebb méretek összenyomódása miatt az újonnan kialakult fekete lyuk tömege és gravitációs ereje többszörösen megnövekszik, ami egy egyfajta galaktikus porszívó - mindent és mindenkit elnyel körülötte.

Egy fekete lyuk elnyel egy csillagot.

Egy kis megjegyzés - a mi Napunk, galaktikus mércével mérve, egyáltalán nem nagy csillag, és kihalása után, amely körülbelül néhány milliárd év múlva következik be, valószínűleg nem válik fekete lyuká.

De legyünk őszinték – ma a tudósok még nem ismerik a fekete lyukak kialakulásának minden bonyodalmát; kétségtelenül ez egy rendkívül összetett asztrofizikai folyamat, amely önmagában is több millió évig tarthat. Bár ebbe az irányba lehet előrelépni, az úgynevezett köztes fekete lyukak, vagyis a kihaló állapotban lévő csillagok felfedezése és utólagos vizsgálata lehet, amelyekben a fekete lyukak képződésének aktív folyamata zajlik. Egy hasonló csillagot egyébként 2014-ben fedeztek fel a csillagászok egy spirálgalaxis karjában.

Hány fekete lyuk van az Univerzumban?

A modern tudósok elméletei szerint a Tejútrendszerben akár több százmillió fekete lyuk is lehet. Nem lehet kevesebb belőlük a szomszédos galaxisunkban, ahová a Tejútrendszerünkből nincs mit repülni - 2,5 millió fényév.

Fekete lyuk elmélet

A hatalmas tömeg (amely több százezerszer nagyobb, mint Napunk tömege) és a hihetetlen gravitációs ereje ellenére nem volt könnyű távcsövön keresztül látni a fekete lyukakat, mert egyáltalán nem bocsátanak ki fényt. A tudósoknak csak az „étkezés” pillanatában sikerült észrevenniük a fekete lyukat - egy másik csillag abszorpciója, ebben a pillanatban jellegzetes sugárzás jelenik meg, amely már megfigyelhető. Így a fekete lyuk-elmélet tényleges megerősítésre talált.

A fekete lyukak tulajdonságai

A fekete lyuk fő tulajdonsága a hihetetlen gravitációs mező, amely nem engedi, hogy a környező tér és idő a megszokott állapotban maradjon. Igen, jól hallottad, a fekete lyukban az idő sokszor lassabban telik, mint általában, és ha ott voltál, akkor amikor visszatértél (persze ha olyan szerencséd volt), meglepve vennéd észre, hogy évszázadok teltek el. a Földön, és még meg sem öregedtél, és még időben megérkeztél. Bár valljuk meg őszintén, ha egy fekete lyukban lennél, aligha élnéd túl, hiszen ott olyan a gravitációs erő, hogy minden anyagi tárgy egyszerűen szétszakadna, még csak nem is darabokra, atomokra.

De ha egy fekete lyuk közelébe is kerülne, annak gravitációs mezejének hatására, akkor is nehéz dolgod lenne, hiszen minél jobban ellenállsz a gravitációjának, megpróbálva elrepülni, annál gyorsabban esne bele. Ennek a látszólagos paradoxonnak a gravitációs örvénymező az oka, amellyel minden fekete lyuk rendelkezik.

Mi van, ha egy ember beleesik a fekete lyukba

Fekete lyukak párolgása

S. Hawking angol csillagász felfedezte Érdekes tény: A fekete lyukak is kibocsátanak . Igaz, ez csak a viszonylag kis tömegű lyukakra vonatkozik. A körülöttük lévő erős gravitáció részecskék és antirészecskék párokat hoz létre, a pár egyikét a lyuk behúzza, a másikat pedig kilöki. Így a fekete lyuk kemény antirészecskéket és gamma-sugarakat bocsát ki. Ezt a fekete lyukból származó párolgást vagy sugárzást a felfedező tudósról nevezték el - „Hawking-sugárzás”.

A legnagyobb fekete lyuk

A fekete lyuk elmélet szerint szinte minden galaxis középpontjában hatalmas fekete lyukak találhatók, amelyek tömege több milliótól több milliárd naptömegig terjed. És viszonylag nemrég fedezték fel a tudósok az eddig ismert két legnagyobb fekete lyukat; ezek két közeli galaxisban találhatók: az NGC 3842-ben és az NGC 4849-ben.

Az NGC 3842 a tőlünk 320 millió fényévnyire található Oroszlán csillagkép legfényesebb galaxisa. Középpontjában egy hatalmas fekete lyuk található, amelynek tömege 9,7 milliárd naptömeg.

Az NGC 4849, a Coma-halmazban található galaxis, amely 335 millió fényévre van tőle, ugyanilyen lenyűgöző fekete lyukkal büszkélkedhet.

Ezeknek az óriási fekete lyukaknak a gravitációs tere, vagy akadémiai kifejezéssel az eseményhorizontjuk, körülbelül 5-szöröse a Nap és ! Egy ilyen fekete lyuk megemésztené a naprendszerünket, és még csak meg sem fulladna.

A legkisebb fekete lyuk

De a fekete lyukak hatalmas családjában nagyon kicsi képviselők is vannak. Így a tudósok által eddig felfedezett legtörpebb fekete lyuk mindössze 3-szorosa Napunk tömegének. Valójában ez az elméleti minimum egy fekete lyuk kialakulásához, ha a csillag kicsivel kisebb lenne, a lyuk nem alakult volna ki.

A fekete lyukak kannibálok

Igen, van ilyen jelenség, ahogy fentebb is írtuk, a fekete lyukak egyfajta „galaktikus porszívók”, amelyek mindent elnyelnek maguk körül, beleértve... a többi fekete lyukat is. Nemrég a csillagászok felfedezték, hogy az egyik galaxisból származó fekete lyukat egy másik galaxisból származó, még nagyobb fekete falánk falja fel.

• Egyes tudósok hipotézisei szerint a fekete lyukak nemcsak galaktikus porszívók, amelyek mindent magukba szívnak, hanem bizonyos körülmények között maguk is új univerzumokat szülhetnek.
• A fekete lyukak idővel elpárologhatnak. Fentebb írtuk, hogy Stephen Hawking angol tudós felfedezte, hogy a fekete lyukak sugárzási tulajdonsággal bírnak, és nagyon hosszú idő elteltével, amikor már nem marad semmi, amit elnyelhetne, a fekete lyuk jobban elkezd párologni, amíg idővel nem ad. teljes tömegét felviszi a környező térbe. Bár ez csak egy feltételezés, egy hipotézis.
• A fekete lyukak lelassítják az időt és meghajlítják a teret. Az idődilatációról már írtunk, de a fekete lyuk körülményei között a tér is teljesen görbült lesz.
• A fekete lyukak korlátozzák a csillagok számát az Univerzumban. Ugyanis gravitációs mezőik megakadályozzák a gázfelhők kihűlését az űrben, amelyekből, mint ismeretes, új csillagok születnek.

Fekete lyukak a Discovery Channelen, videó

Végezetül pedig egy érdekes tudományos dokumentumfilmet ajánlunk a Discovery Channel fekete lyukairól

A cikk írásakor igyekeztem minél érdekesebbé, hasznosabbá és színvonalasabbá tenni. Bármiért hálás leszek VisszacsatolásÉs építő jellegű kritika a cikkhez fűzött megjegyzések formájában. Kívánságodat/kérdésed/javaslataidat az email címemre is megírhatod. [e-mail védett] vagy a Facebookon, őszintén a szerző.

« Tudományos-fantasztikus hasznos lehet – serkenti a képzeletet és megszünteti a jövőtől való félelmet. A tudományos tények azonban sokkal meglepőbbek lehetnek. A sci-fi soha nem is képzelte, hogy léteznek olyan dolgok, mint a fekete lyukak»
Stephen Hawking

Az univerzum mélyén számtalan rejtély és titok rejtőzik az emberek számára. Az egyik a fekete lyukak – olyan tárgyak, amelyeket még az emberiség legnagyobb elméje sem érthet. Asztrofizikusok százai próbálják feltárni a fekete lyukak természetét, de jelenleg még a gyakorlatban sem bizonyítottuk létezésüket.

A filmrendezők nekik szentelik filmjeiket, és köztük hétköznapi emberek A fekete lyukak annyira ikonikus jelenséggé váltak, hogy a világvégével és a közelgő halállal azonosítják őket. Félnek és utálnak tőlük, de ugyanakkor bálványozza és imádja őket az ismeretlen, amit az Univerzum furcsa töredékei rejtenek magukban. Egyetértek azzal, hogy egy fekete lyuk elnyelte olyan romantikus dolog. Segítségükkel ez lehetséges, és ők is vezetőkké válhatnak számunkra.

A sárga sajtó gyakran spekulál a fekete lyukak népszerűségén. Nem probléma, ha az újságokban egy szupermasszív fekete lyukkal való újabb ütközés miatti világvégével kapcsolatos híreket találni. Sokkal rosszabb, hogy a lakosság írástudatlan része mindent komolyan vesz, és igazi pánikot kelt. A tisztánlátás érdekében egy utazást teszünk a fekete lyukak felfedezésének eredetéhez, és megpróbáljuk megérteni, mi az, és hogyan kell kezelni.

Láthatatlan csillagok

Történt ugyanis, hogy a modern fizikusok a relativitáselmélet segítségével írják le univerzumunk szerkezetét, amelyet Einstein gondosan biztosított az emberiségnek a 20. század elején. Még titokzatosabbá válnak a fekete lyukak, amelyek eseményhorizontjában a fizika összes általunk ismert törvénye, beleértve Einstein elméletét is, megszűnik érvényesülni. Hát nem csodálatos? Ráadásul a fekete lyukak létezéséről szóló sejtés már jóval maga Einstein születése előtt megfogalmazódott.

1783-ban Angliában jelentősen megnövekedett a tudományos tevékenység. Akkoriban a tudomány egymás mellett ment a vallással, jól kijöttek egymással, és a tudósokat már nem tekintették eretnekeknek. Ráadásul a papok tudományos kutatással is foglalkoztak. Isten egyik ilyen szolgája volt John Michell angol lelkész, aki nemcsak a létkérdéseken töprengett, hanem teljesen tudományos feladatokat. Michell nagyon titulált tudós volt: kezdetben matematika és ókori nyelvészet tanára volt az egyik főiskolán, majd számos felfedezésért felvették a Londoni Királyi Társaságba.

John Michell szeizmológiát tanult, de szabadidejében szívesen gondolt az örökkévalóságra és a kozmoszra. Ezért felvetette az ötletet, hogy valahol az Univerzum mélyén szupermasszív testek létezhetnek olyan erős gravitációval, hogy egy ilyen test gravitációs erejének leküzdéséhez olyan sebességgel kell mozogni, mint a fénysebesség. Ha egy ilyen elméletet igaznak fogadunk el, akkor még a fény sem lesz képes második szökési sebességet (a távozó test gravitációs vonzásának leküzdéséhez szükséges sebességet) kifejleszteni, így egy ilyen test szabad szemmel láthatatlan marad.

Az én új elmélet Michell „sötét csillagoknak” nevezte őket, és egyúttal megpróbálta kiszámítani az ilyen objektumok tömegét. Ezzel kapcsolatos gondolatait a Londoni Királyi Társaságnak címzett nyílt levélben fejtette ki. Sajnos akkoriban az ilyen kutatások nem voltak különösebben értékesek a tudomány számára, ezért Michell levelét elküldték az archívumba. Csak kétszáz évvel később, a 20. század második felében fedezték fel az ősi könyvtárban gondosan őrzött több ezer egyéb feljegyzés között.

Az első tudományos bizonyíték a fekete lyukak létezésére

Einstein általános relativitáselméletének megjelenése után a matematikusok és fizikusok komolyan elkezdték megoldani a német tudós által bemutatott egyenleteket, amelyeknek sok új dolgot kellett volna elárulniuk az Univerzum szerkezetéről. Karl Schwarzschild német csillagász és fizikus 1916-ban ugyanígy döntött.

A tudós számításait felhasználva arra a következtetésre jutott, hogy a fekete lyukak létezése lehetséges. Ő volt az első, aki leírta a később romantikus „eseményhorizontnak” nevezett kifejezést – a téridő képzeletbeli határát egy fekete lyukban, amelynek átlépése után van egy pont, ahonnan nincs visszatérés. Semmi sem kerül ki az eseményhorizontból, még a fény sem. Az eseményhorizonton túl lép fel az úgynevezett „szingularitás”, ahol a fizika általunk ismert törvényei megszűnnek érvényesülni.

Folytatva elméletének fejlesztését és az egyenletek megoldását, Schwarzschild a fekete lyukak új titkait fedezte fel önmaga és a világ számára. Így képes volt kizárólag papíron kiszámítani a távolságot a fekete lyuk középpontjától, ahol a tömege koncentrálódik, az eseményhorizontig. Schwarzschild ezt a távolságot gravitációs sugárnak nevezte.

Annak ellenére, hogy matematikailag Schwarzschild megoldásai rendkívül helyesek és megcáfolhatatlanok voltak, a 20. század eleji tudományos közösség nem tudott azonnal elfogadni egy ilyen megdöbbentő felfedezést, és a fekete lyukak létezését fantáziaként írták le, ami mindenhol megjelent. időnként a relativitáselméletben. A következő másfél évtizedben a fekete lyukak jelenlétének űrkutatása lassú volt, és a német fizikus elméletének csak néhány híve foglalkozott vele.

Sötétséget szülõ csillagok

Miután Einstein egyenleteit darabokra válogatták, ideje volt felhasználni a levont következtetéseket az Univerzum szerkezetének megértésére. Különösen a csillagfejlődés elméletében. Nem titok, hogy a mi világunkban semmi sem tart örökké. Még a csillagoknak is megvan a saját életciklusa, bár hosszabb, mint egy embernek.

Az egyik első tudós, aki komolyan érdeklődött a csillagok evolúciója iránt, a fiatal asztrofizikus, Subramanjan Chandrasekhar volt, aki Indiában született. 1930-ban szabadult tudományos munka, amely a csillagok feltételezett belső szerkezetét, valamint életciklusukat írta le.

A tudósok már a 20. század elején sejtettek egy olyan jelenséget, mint a gravitációs kompresszió (gravitációs összeomlás). Életének egy bizonyos pontján egy csillag a gravitációs erők hatására óriási sebességgel kezd összehúzódni. Általában ez egy csillag halálának pillanatában történik, de a gravitációs összeomlás során többféle módon is létezik egy forró labda.

Chandrasekhar tudományos tanácsadója, Ralph Fowler, a maga idejében elismert elméleti fizikus, azt feltételezte, hogy a gravitációs összeomlás során minden csillag kisebb és forróbb csillaggá változik – fehér törpévé. De kiderült, hogy a diák „megtörte” a tanár elméletét, amelyet a legtöbb fizikus osztott a múlt század elején. Egy fiatal indián munkája szerint a csillag pusztulása a kezdeti tömegétől függ. Például csak azok a csillagok válhatnak fehér törpévé, amelyek tömege nem haladja meg a Nap tömegének 1,44-szeresét. Ezt a számot Chandrasekhar limitnek hívták. Ha a csillag tömege meghaladja ezt a határt, akkor teljesen más módon hal meg. Bizonyos körülmények között egy ilyen csillag a halál pillanatában újjászülethet új, neutroncsillaggá - ez a modern Univerzum másik rejtélye. A relativitáselmélet egy másik lehetőséget mond nekünk – a csillag ultra-kis értékekre való tömörítését, és itt kezdődik a móka.

1932-ben az egyikben tudományos folyóiratok Megjelenik egy cikk, amelyben Lev Landau, a Szovjetunió briliáns fizikusa azt javasolta, hogy az összeomlás során egy szupermasszív csillag végtelenül kicsi sugarú és végtelen tömegű ponttá préselődik. Annak ellenére, hogy egy ilyen eseményt nagyon nehéz elképzelni egy felkészületlen személy szemszögéből, Landau nem volt messze az igazságtól. A fizikus azt is javasolta, hogy a relativitáselmélet szerint a gravitáció egy ilyen ponton akkora lesz, hogy elkezdi torzítani a téridőt.

Az asztrofizikusok kedvelték Landau elméletét, és továbbfejlesztették azt. 1939-ben Amerikában két fizikus – Robert Oppenheimer és Hartland Snyder – erőfeszítéseinek köszönhetően megjelent egy elmélet, amely részletesen leírt egy szupermasszív csillagot az összeomlás idején. Egy ilyen esemény eredményeként egy igazi fekete lyuknak kellett volna megjelennie. Az érvek meggyőző volta ellenére a tudósok továbbra is tagadták az ilyen testek létezésének lehetőségét, valamint a csillagok átalakulását. Még Einstein is elhatárolta magát ettől az elképzeléstől, mert úgy gondolta, hogy egy csillag nem képes ilyen fenomenális átalakulásokra. Más fizikusok nem fukarkodtak kijelentéseikkel, nevetségesnek nevezték az ilyen események lehetőségét.
A tudomány azonban mindig eljut az igazságig, csak várni kell egy kicsit. És így történt.

Az Univerzum legfényesebb tárgyai

Világunk paradoxonok gyűjteménye. Néha olyan dolgok léteznek benne egymás mellett, amelyek együttélése dacol minden logikával. Például a "fekete lyuk" kifejezés nem lesz társítva normális ember a „hihetetlenül fényes” kifejezéssel, de a múlt század 60-as évek elejének felfedezése lehetővé tette a tudósok számára, hogy ezt az állítást helytelennek tartsák.

Az asztrofizikusok teleszkópok segítségével eddig ismeretlen objektumokat fedezhettek fel a csillagos égbolton, amelyek annak ellenére is furcsán viselkedtek, hogy úgy néztek ki, mint a hétköznapi csillagok. Martin Schmidt amerikai tudós ezeknek a furcsa világítótesteknek a tanulmányozása közben felhívta a figyelmet spektrográfiájukra, amelynek adatai más csillagokat pásztázva mutattak. Egyszerűen fogalmazva, ezek a csillagok nem voltak olyanok, mint a többiek, amelyeket megszoktunk.

Hirtelen felvillant Schmidtnek, és észrevett egy eltolódást a spektrumban a vörös tartományban. Kiderült, hogy ezek a tárgyak sokkal távolabb vannak tőlünk, mint azok a csillagok, amelyeket az égen szoktunk megfigyelni. Például a Schmidt által megfigyelt objektum két és fél milliárd fényévnyire volt bolygónktól, de olyan fényesen ragyogott, mint egy csillag néhány száz fényévnyire. Kiderült, hogy egy ilyen objektum fénye egy egész galaxis fényességéhez hasonlítható. Ez a felfedezés igazi áttörést jelentett az asztrofizikában. A tudós ezeket az objektumokat „kvázi csillagoknak” vagy egyszerűen „kvazárnak” nevezte.

Martin Schmidt folytatta az új objektumok tanulmányozását, és megállapította, hogy egy ilyen fényes fényt csak egy ok okozhat - az akkréció. Az akkréció az a folyamat, amikor egy szupermasszív test a gravitáció segítségével elnyeli a környező anyagot. A tudós arra a következtetésre jutott, hogy a kvazárok középpontjában egy hatalmas fekete lyuk található, amely hihetetlen erővel vonja be az őt körülvevő anyagot az űrbe. Ahogy a lyuk elnyeli az anyagot, a részecskék hatalmas sebességre gyorsulnak fel, és izzani kezdenek. A fekete lyuk körül egyfajta világító kupolát akkréciós korongnak neveznek. Vizualizálását jól demonstrálta Christopher Nolan Interstellar című filmje, amely számos kérdést vet fel: „hogyan világíthat egy fekete lyuk?”

A mai napig a tudósok már több ezer kvazárt találtak a csillagos égen. Ezeket a furcsa, hihetetlenül fényes tárgyakat az Univerzum jelzőfényeinek nevezik. Lehetővé teszik számunkra, hogy egy kicsit jobban elképzeljük a kozmosz szerkezetét, és közelebb kerüljünk ahhoz a pillanathoz, amelyből minden kezdődött.

Bár az asztrofizikusok sok éve kaptak közvetett bizonyítékot a szupermasszív láthatatlan objektumok létezésére az Univerzumban, a „fekete lyuk” kifejezés 1967-ig nem létezett. Az összetett nevek elkerülése érdekében John Archibald Wheeler amerikai fizikus azt javasolta, hogy az ilyen objektumokat „fekete lyukaknak” nevezzék. Miért ne? Bizonyos mértékig feketék, mert nem látjuk őket. Ráadásul mindent vonzanak, bele lehet esni, akár egy igazi lyukba. És a modern fizika törvényei szerint egy ilyen helyről egyszerűen lehetetlen kijutni. Stephen Hawking azonban azt állítja, hogy amikor egy fekete lyukon keresztül utazunk, egy másik Univerzumba, egy másik világba juthatunk, és ez a remény.

Félelem a végtelenségtől

A fekete lyukak túlzott titokzatossága és romantikája miatt ezek a tárgyak igazi horror történetté váltak az emberek körében. A sárga sajtó előszeretettel spekulál a lakosság írástudatlanságán, elképesztő történeteket publikál arról, hogyan halad Földünk felé egy hatalmas fekete lyuk, amely órákon belül elnyeli. Naprendszer, vagy egyszerűen mérgező gázhullámokat bocsát ki bolygónk felé.

Különösen népszerű a bolygó megsemmisítése a Nagy Hadronütköztető segítségével, amelyet 2006-ban építettek Európában, az Európai Nukleáris Kutatási Tanács (CERN) területén. A pánikhullám valaki hülye tréfájaként kezdődött, de hógolyóként nőtt. Valaki azt a pletykát indította el, hogy az ütköző részecskegyorsítójában fekete lyuk képződhet, amely teljesen elnyeli bolygónkat. Természetesen a felháborodott emberek elkezdték követelni a kísérletek betiltását az LHC-nél, tartva az események ettől a kimenetelétől. Az Európai Bírósághoz elkezdtek olyan keresetek érkezni, amelyek az ütköző bezárását követelték, és az azt létrehozó tudósokat a törvény legteljesebb mértékben megbüntetik.

Valójában a fizikusok nem tagadják, hogy amikor a részecskék összeütköznek a Nagy Hadronütköztetőben, akkor a fekete lyukakhoz hasonló tulajdonságú objektumok keletkezhetnek, de méretük azonos szinten van elemi részecskék, és az ilyen „lyukak” olyan rövid ideig léteznek, hogy nem is tudjuk észlelni az előfordulásukat.

Az egyik fő szakértő, aki a tudatlanság hullámát próbálja eloszlatni az emberek előtt, Stephen Hawking, a híres elméleti fizikus, aki ráadásul igazi „gurunak” számít a fekete lyukakkal kapcsolatban. Hawking bebizonyította, hogy a fekete lyukak nem mindig nyelték el az akkréciós korongokban megjelenő fényt, és egy része szétszóródik az űrben. Ezt a jelenséget Hawking-sugárzásnak vagy fekete lyuk párolgásnak nevezték. Hawking összefüggést talált a fekete lyuk mérete és „párolgási sebessége” között is – minél kisebb, annál kevesebb ideig létezik. Ez azt jelenti, hogy a Large Hadron Collider minden ellenfelének nem kell aggódnia: a benne lévő fekete lyukak a másodperc milliomodrészét sem képesek túlélni.

Az elmélet a gyakorlatban nem bizonyított

Sajnos az emberi technológia a fejlődésnek ebben a szakaszában nem teszi lehetővé az asztrofizikusok és más tudósok által kidolgozott elméletek többségének tesztelését. Egyrészt a fekete lyukak létezését meglehetősen meggyőzően bizonyították papíron, és olyan képletekkel vezették le, amelyekben minden egyes változóhoz illeszkedik. Másrészt a gyakorlatban még nem láthattunk saját szemünkkel igazi fekete lyukat.

A fizikusok minden nézeteltérés ellenére azt sugallják, hogy minden galaxis közepén van egy szupermasszív fekete lyuk, amely gravitációjával halmazokba gyűjti a csillagokat, és arra kényszeríti őket, hogy egy nagy és barátságos társaságban körbeutazzák a Világegyetemet. Tejútrendszerünkben különböző becslések szerint 200-400 milliárd csillag található. Mindezek a csillagok valami olyasmi körül keringenek, aminek hatalmas tömege van, olyasmi, amit távcsővel nem látunk. Valószínűleg egy fekete lyuk. Félnünk kell tőle? – Nem, legalábbis nem a következő néhány milliárd évben, de készíthetünk róla egy újabb érdekes filmet.

A fekete lyuk a téridő olyan tartománya, amelynek gravitációs vonzása olyan erős, hogy még a fénysebességgel mozgó objektumok sem tudják elhagyni, beleértve magát a fénykvantumot sem. Ennek a régiónak a határát eseményhorizontnak, jellegzetes méretét gravitációs sugárnak nevezzük.

A „fekete lyuk” ötlete először 1916-ban jelent meg, amikor a fizikus Schwarzschild Einstein egyenleteit oldotta meg. A matematika arra a furcsa következtetésre vezetett, hogy vannak kompakt objektumok, amelyek körül érdekes tulajdonságokkal rendelkező eseményhorizont jelenik meg. De a „fekete lyuk” kifejezés még nem létezett. Az eseményhorizont egy fekete lyukat körülvevő térrégió, amelyben az anyag soha nem lesz képes elhagyni ezt a területet és beleesni a fekete lyukba. A fény még le tudja győzni a hatalmas gravitációs erőt, kiküldi az utolsó folyamokat az eltűnő anyagból, de csak rövid ideig, amíg a lehulló anyag az úgynevezett szingularitási zónába esik, amihez már nem Karl Schwarzschild, német csillagász, az elméleti asztrofizika egyik megalapítója

Az 1930-as években Chadwick felfedezte a neutront. Hamarosan hipotézist terjesztettek elő a neutrínócsillagok létezéséről, amelyek nagy tömegeknél instabilnak bizonyulnak, és összeomlanak. A „fekete lyuk” kifejezés még mindig nem létezett. Csak az 1960-as évek végén mondta ki az amerikai John Wheeler, hogy „fekete lyuk”. Ez az a pont a térben, ahol az anyag és az energia eltűnik a gravitációs erők hatására. Ezen a helyen a gravitációs erők olyan erősek, hogy a közelben mindent szó szerint beszívnak. Még a fénysugarak sem tudnak onnan kijutni, így a fekete lyuk teljesen láthatatlan. John Wheeler amerikai fizikus.

A „fekete lyuk” az anyag beszívásakor keletkező specifikus röntgensugárzással érzékelhető. Az 1970-es években az "Uhuru" amerikai műhold (az egyik afrikai dialektusban - "Szabadság") specifikus röntgensugárzást rögzített. Azóta a „fekete lyuk” nem csak a számításokban létezik. Ezekért a tanulmányokért kapta Riccardo Giacconi 2002-ben a Nobel-díjat. Riccardo Giacconi olasz származású amerikai fizikus, 2002-ben fizikai Nobel-díjas „a röntgencsillagászat megalkotásáért és a röntgenteleszkóp feltalálásáért”

Jelenleg a tudósok körülbelül ezer olyan objektumot fedeztek fel az Univerzumban, amelyeket fekete lyukak közé sorolnak. A tudósok szerint összesen több tízmillió ilyen objektum létezik. Jelenleg az egyetlen megbízható módszer a fekete lyuk és egy másik típusú objektum megkülönböztetésére, ha megmérjük az objektum tömegét és méretét, és összehasonlítjuk a sugarát a gravitációs sugárral, amelyet a = képlet ad meg, ahol G a gravitációs állandó. , M az objektum tömege, c szupermasszív fekete lyukak fénysebessége. A benőtt nagyon nagy fekete lyukak alkotják a legtöbb galaxis magját. Ezek közé tartozik a galaxisunk magjában található hatalmas fekete lyuk, a Sagittarius A*, amely a Naphoz legközelebbi szupermasszív fekete lyuk. Jelenleg a legtöbb tudós csillagászati ​​megfigyelésekkel megbízhatóan bizonyítja a csillag- és galaktikus léptékű fekete lyukak létezését. Amerikai csillagászok azt találták, hogy a szupermasszív fekete lyukak tömegét jelentősen alábecsülhetik. A kutatók azt találták, hogy ahhoz, hogy a csillagok az M87 galaxisban (amely a Földtől 50 millió fényévre található) úgy mozogjanak, mint most, a központi csillag tömege fekete lyuk olyannak kell lennie, mint a Radio Galaxy Pictoris A, egy 300 ezer fényév hosszúságú röntgensugár (kék) látható, amely

Szupermasszív fekete lyukak észlelése A legmegbízhatóbb bizonyíték a szupermasszív fekete lyukak létezésére a galaxisok középső régióiban. Manapság a teleszkópok felbontása nem elegendő ahhoz, hogy a tér olyan régióit megkülönböztessük, amelyek mérete a fekete lyuk gravitációs sugarának nagyságrendjében van. A szupermasszív test tömegének és hozzávetőleges méreteinek meghatározására számos módszer létezik, de ezek többsége a körülöttük forgó objektumok (csillagok, rádióforrások, gázkorongok) pályájának jellemzőinek mérésén alapul. A legegyszerűbb és meglehetősen gyakori esetben a forgás Kepleri pályák mentén történik, amit a műhold forgási sebességének a pálya fél-nagy tengelyének négyzetgyökével való arányossága bizonyít: . Ebben az esetben a központi test tömegét a jól ismert képlet szerint találjuk meg.

A fekete lyuk fogalmát mindenki ismeri - az iskolásoktól az idősekig; használják a tudományos és fikciós irodalomban, a sárga médiában és tudományos konferenciákon. De hogy pontosan melyek az ilyen lyukak, azt nem mindenki tudja.

A fekete lyukak történetéből

1783 Az első hipotézist egy ilyen jelenség, mint a fekete lyuk létezéséről 1783-ban terjesztette elő John Michell angol tudós. Elméletében Newton két alkotását egyesítette – az optikát és a mechanikát. Michell ötlete a következő volt: ha a fény apró részecskék áramlása, akkor, mint minden más test, a részecskéknek is meg kell tapasztalniuk egy gravitációs tér vonzását. Kiderült, hogy minél nagyobb tömegű egy csillag, annál nehezebben tud ellenállni a fény vonzásának. 13 évvel Michell után a francia csillagász és matematikus, Laplace (nagy valószínűséggel brit kollégájától függetlenül) hasonló elméletet terjesztett elő.

1915 A 20. század elejéig azonban minden munkájuk keresetlen maradt. 1915-ben Albert Einstein publikálta az Általános relativitáselméletet, és kimutatta, hogy a gravitáció a téridő anyag által okozott görbülete, majd néhány hónappal később Karl Schwarzschild német csillagász és elméleti fizikus egy konkrét csillagászati ​​probléma megoldására használta fel. Feltárta a Nap körüli görbe téridő szerkezetét, és újra felfedezte a fekete lyukak jelenségét.

(John Wheeler megalkotta a "fekete lyukak" kifejezést)

1967 John Wheeler amerikai fizikus felvázolt egy teret, amely egy papírdarabhoz hasonlóan egy végtelenül kicsi ponttá gyűrhető, és a „fekete lyuk” kifejezéssel jelölte meg.

1974 Stephen Hawking brit fizikus bebizonyította, hogy a fekete lyukak, bár visszanyerés nélkül nyelnek el anyagot, sugárzást bocsáthatnak ki, és végül elpárologhatnak. Ezt a jelenséget „Hawking-sugárzásnak” nevezik.

2013 A pulzárokkal és kvazárokkal kapcsolatos legújabb kutatások, valamint a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás felfedezése végre lehetővé tette a fekete lyukak fogalmának leírását. 2013-ban a G2 gázfelhő nagyon közel került a fekete lyukhoz, és nagy valószínűséggel elnyeli majd, egy egyedülálló folyamat megfigyelése óriási lehetőségeket kínál a fekete lyukak jellemzőinek új felfedezésére.

(A Sagittarius A* hatalmas objektum tömege 4 milliószor nagyobb, mint a Napé, ami csillaghalmazt és egy fekete lyuk kialakulását feltételezi.)

2017. A Föld kontinenseinek nyolc távcsövét összekötő, több országot felölelő Event Horizon Telescope tudóscsoport egy fekete lyukat figyelt meg, amely egy szupermasszív objektum az M87 galaxisban, a Szűz csillagképben. Az objektum tömege 6,5 milliárd (!) naptömeg, összehasonlításképpen gigantikusan nagyobb, mint a Sagittarius A* tömegű objektum, átmérője valamivel kisebb, mint a Nap és a Plútó távolsága.

A megfigyelések több szakaszban zajlottak, 2017 tavaszától kezdve és 2018 egész időszakában. Az információ mennyisége petabájtot tett ki, amit aztán vissza kellett fejteni, és valódi képet kellett készíteni egy rendkívül távoli objektumról. Ezért további két teljes évbe telt az összes adat alapos feldolgozása és egy egésszé egyesítése.

2019 Az adatokat sikeresen dekódolták és megjelenítették, így létrejött az első fekete lyuk kép.

(Az első kép egy fekete lyukról az M87 galaxisban a Szűz csillagképben)

A képfelbontás lehetővé teszi, hogy a vissza nem térő pont árnyékát lássuk az objektum közepén. A kép ultrahosszú interferometrikus alapvonali megfigyelések eredményeként készült. Ezek egy objektum úgynevezett szinkron megfigyelései több, hálózattal összekapcsolt rádióteleszkópról Különböző részek földgolyó, egy irányba irányítva.

Mik is valójában a fekete lyukak

A jelenség lakonikus magyarázata így hangzik.

A fekete lyuk egy tér-idő tartomány, amelynek gravitációs vonzása olyan erős, hogy egyetlen tárgy, beleértve a fénykvantumokat sem, nem tudja elhagyni.

A fekete lyuk egykor hatalmas csillag volt. Viszlát termonukleáris reakciók magas nyomást tartanak fenn a mélyében, minden normális marad. De idővel az energiaellátás kimerül, és az égitest saját gravitációja hatására zsugorodni kezd. Ennek a folyamatnak az utolsó szakasza a csillagmag összeomlása és egy fekete lyuk kialakulása.

• 1. A fekete lyuk nagy sebességgel löki ki a sugárt


• 2. Egy anyagkorong fekete lyukká nő


• 3. Fekete lyuk


• 4. A fekete lyuk régiójának részletes diagramja


• 5. A talált új megfigyelések mérete

A leggyakoribb elmélet szerint hasonló jelenségek minden galaxisban léteznek, beleértve a Tejútrendszerünk középpontját is. A lyuk hatalmas gravitációs ereje több galaxist is képes maga körül tartani, megakadályozva, hogy azok eltávolodjanak egymástól. A „lefedettségi terület” eltérő lehet, minden a fekete lyukká változott csillag tömegétől függ, és több ezer fényév is lehet.

Schwarzschild sugár

A fekete lyuk fő tulajdonsága, hogy a beleesett anyag soha nem térhet vissza. Ugyanez vonatkozik a fényre is. Magukban a lyukak olyan testek, amelyek teljesen elnyelik a rájuk eső fényt, és nem bocsátanak ki semmit. Az ilyen tárgyak vizuálisan abszolút sötét rögöknek tűnhetnek.

• 1. Anyag mozgatása fele fénysebességgel


• 2. Fotongyűrű


• 3. Belső fotongyűrű


• 4. Eseményhorizont egy fekete lyukban

Einstein általános relativitáselmélete alapján, ha egy test megközelíti a kritikus távolságot a lyuk közepétől, már nem tud visszatérni. Ezt a távolságot Schwarzschild-sugárnak nevezik. Hogy pontosan mi történik ezen a sugáron belül, azt nem tudni biztosan, de létezik a legelterjedtebb elmélet. Úgy gondolják, hogy a fekete lyuk minden anyaga egy végtelenül kicsi pontban összpontosul, és a középpontjában egy végtelen sűrűségű objektum található, amelyet a tudósok szinguláris perturbációnak neveznek.

Hogyan történik a fekete lyukba esés?

(A képen a Sagittarius A* fekete lyuk rendkívül erős fénycsoportnak tűnik)

Nem is olyan régen, 2011-ben a tudósok felfedeztek egy gázfelhőt, aminek az egyszerű G2 nevet adták, ami szokatlan fényt bocsát ki. Ezt a fényt a Sagittarius A* fekete lyuk okozta gáz és por súrlódása okozhatja, amely akkréciós korongként kering körülötte. Így megfigyelőivé válunk annak a csodálatos jelenségnek, hogy egy szupermasszív fekete lyuk gázfelhőt nyel el.

A legújabb tanulmányok szerint a fekete lyuk legközelebbi megközelítése 2014 márciusában fog bekövetkezni. Újra alkothatunk egy képet arról, hogyan fog zajlani ez az izgalmas látvány.

• 1. Amikor először jelenik meg az adatokban, a gázfelhő hasonlít hatalmas labda gáztól és portól.


• 2. Most, 2013 júniusában a felhő több tízmilliárd kilométerre van a fekete lyuktól. 2500 km/s sebességgel esik bele.


• 3. A felhő várhatóan elhalad a fekete lyukon, de a gravitációs különbség okozta árapály-erők, amelyek a felhő bevezető és hátsó szélére hatnak, egyre megnyúltabb alakot öltenek majd.


• 4. Miután a felhő szétszakadt, nagy valószínűséggel a Sagittarius A* körüli akkréciós korongba áramlik, lökéshullámokat generálva benne. A hőmérséklet több millió fokra ugrik.


• 5. A felhő egy része közvetlenül a fekete lyukba esik. Senki sem tudja pontosan, mi fog történni ezzel az anyaggal legközelebb, de várhatóan erős patakokat bocsát ki, amikor leesik. röntgensugarak, és senki sem látja többé.

Videó: a fekete lyuk elnyel egy gázfelhőt

(Számítógépes szimuláció arról, hogy a Sagittarius A* fekete lyuk mekkora részét pusztítja el és fogyasztja el a G2 gázfelhőből)

Mi van a fekete lyuk belsejében

Létezik egy elmélet, amely szerint a fekete lyuk belül gyakorlatilag üres, és teljes tömege egy hihetetlenül kicsi pontban összpontosul, amely a középpontjában található - a szingularitásban.

Egy másik, fél évszázada létező elmélet szerint minden, ami egy fekete lyukba esik, átmegy egy másik univerzumba, amely magában a fekete lyukban található. Most nem ez az elmélet a fő.

És van egy harmadik, legmodernebb és legkitartóbb elmélet, amely szerint minden, ami egy fekete lyukba esik, feloldódik a húrok rezgéseiben az eseményhorizontnak nevezett felületén.

Tehát mi az eseményhorizont? Egy fekete lyuk belsejébe még egy szupererős távcsővel sem lehet belenézni, hiszen a hatalmas kozmikus tölcsérbe belépő fénynek sincs esélye visszatörni. Minden, ami legalább valahogy megfontolható, a közvetlen közelében található.

Az eseményhorizont egy hagyományos felszíni vonal, amely alól semmi (sem gáz, sem por, sem csillagok, sem fény) nem tud kiszabadulni. És ez az a rejtélyes pont, ahonnan nincs visszatérés az Univerzum fekete lyukaiban.